Отклоняющее устройство Советский патент 1993 года по МПК E21B7/08 

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к отклоняющим устройствам для бурения наклонно направленных и горизонтальных скважин.

Известно устройство для безориентиро- ваннрго бурения, включающее долото, корпус с выполненными по его образующей углублениями, центратор, установленный на корпусе с возможностью перемещения в осевом направлении, фиксирующие элементы.

Недостатком известного устройства являете) невозможность управления азиму- тальнУм углом ствола наклонной скважины.

Известно устройство для ориентирования инструмента в стволе наклонной скважины включающее забойный двигатель с накладками различной толщины, размещенными на его корпусе на различных расстояниях от долота со смещением одна относительно другой по поперечному сечению корпуса.

Недостатком известного устройства является скачкообразное изменение отклоняющей силы на долоте вследствие существующих зазоров между накладками, приводящее к нарушению прямолинейности проводки ствола скважины, а также недостаточный диапазон регулирования боковой отклоняющей силы на долоте, что также сказывается на точности проводки ствола скважины.

Целью изобретения является повышение точности проводки наклонного ствола скважины,

Указанная цель достигается тем, что в известном отклоняющем устройстве, включающем долото, забойный двигатель, расположенные на его корпусе отклоняющие элементы, согласно изобретению, каждый отклоняющий элемент выполнен в виде противоположно направленных и связанных по концам винтовых лопастей, причем высота каждой лопасти увеличивается от середины к ее концам до максимальной величины, не

vi о ел о VJ

о

превышающей половины разности между диаметром долота и корпуса забойного двигателя.

На фиг. 1 показан общий вид устройства в исходном положении; на фиг. 2, 3. 4 - то же, при угловом повороте устройства соответственно на 90, 180, 270° по часовой стрелке относительно исходного положения; на фиг. 5, 6, 7 - сечения А-А, Б-Б, В-В на фиг. 1; на фиг. 8,9,10- сечения Г-Г. Д-Д, Е-Е на фиг. 4.

Устройство включает долото 1, забойный двигатель 2 с лопастями 3, телеметрическую систему 4 (фиг.1). Корпус забойного двигателя 2 снабжен лопастями 3, расположенными по винтовым линиям с левым и правым заходом, охватывающие корпус по обе стороны на 180° по всей длине забойного двигателя и сходящиеся на противоположных сторонах поперечного сечения устройства. При этом на концах высота каждой лопасти максимальна и не превышает половины разности между диаметрами долота и корпуса забойного двигателя, в середине - минимальна, а - угол подъема винтовой линии, b - ширина лопасти, I - расстояние от долота до точки касания, h - высота лопасти, а и b определяются конструктивными особенностями забойного двигателя и технологического- процесса. Например, для винтового забойного двигателя Д1-195

« arctg- -«3°

где Одв. - диаметр двигателя, Ь 0,195 м; L - длина двигателя, L 6 м.

Ь л--о - СМ

з Ъ

где N - составляющая нагрузки на лопасть;

N 2000 кгс; G -.прочностьторных пород на сжатие;

G 30 кг/см2.

Высота лопасти h - переменная, в крайних сечениях А-А и В-В (фиг.5, 7) - максимальная и равна полуразности диаметров долота и забойного двигателя

h

- Ддол. Ддв

- - 1,04см,

где Одол. - диаметр долота, ОДОл. - 0,2159 м. В среднем сечении Б-Б (фиг.6) h - минимальна и рассчитывается из условия равенства нулю величины отклоняющей силы на долоте. Например, для забойного двигателя Д1-195 условие Рот 0 соблюдается при установке центратора диаметром Оц 0,211

на расстоянии 1 2 мот долота или, в данном случае, при высоте лопасти h 0,8 см.

Устройство работает следующим образом.

При сборке забойной компоновки над

отклоняющим устройством ориентированно устанавливается телеметрическая система контроля параметров положения ствола скважины и отклонителя. В процессе бурения по данным телеметрической системы

определяют траекторию ствола скважины. В зависимости от поставленной задачи (набор зенитного угла, отклонение ствола влево при стабилизации зенитного угла и т.п.), определяют необходимое положение устройства в скважине. Например, требуется изменить направление ствола скважины влево (уменьшение азимутального угла с сохранением зенитного угла). Для этого необходимо отклонитель повернуть по часовой

стрелке на 270° относительно исходного положения (фиг.4). Точка опоры С, перемещаясь по образующей винтовой поверхности лопасти 2, изменяет длину направляющего участка компоно вки. Такому положению

опорной точки соответствует минимальная боковая отклоняющая сила, действующая на долото в вертикальной плоскости и обуславливающая стабилизацию зенитного угла ствола скважины. Отклонение ствола скважины влево будет происходит вследствие несоосного расположения устройства по отношению к оси ствола скважины в горизон- тальной плоскости, обусловленного эксцентриситетом осей компоновки Ок и

ствола скважины Ос в крайних сечениях Г-Г и Е-Е устройства (фиг. 8, 10).

Использование: для направленного бу- рени|я забойным двигателем. Сущность изобретения: устройство включает г.олото, забойный двигатель и отклоняющие лопасти в виде винтовых лопастей, Последние противоположно направлены и связаны по. концам. Высота каждой винтовой допасти переменная и увеличивается от середины к ее концам. Максимальная высота лопасти не превышает половины разности между диаметрами долота и забойного двигателя. Направление бурения зависит от положения устройства в наклонном стволе скважины. Путем вращения корпуса забойного двигателя вокруг собственной оси за счет взаимодействия винтовых лопастей со стенкой скважины изменяют его положение соответственно направление бурения, 10 ил.

Формула изобретения Отклоняющее устройство, включающее долото, забойный двигатель, расположенные на его корпусе отклоняющие элементы, отличающееся тем, что, с целью повышения точности проводки наклонного ствола скважины, каждый отклоняющий

элемент выполнен в виде противоположно направленных и связанных по концам винтовых лопастей, причем высота каждой лопасти увеличивается от середины к ее

концам до максимальной величины, не превышающей половины разности диаметров и долота и корпуса забойного двигателя.

V6